数字电容表课程设计

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1、单片机课程设计题　目:数字电容表设计专业：电子信息工程班级：电信2班学号姓名：目录摘要……………………………………………………………………………2实验设计目的………………………………………………………………………31实验仪器与件…………………………………………………………………32实验设计要求…………………………………………………………………44实验工作原理及实现…………………………………………………………44.1硬件组成部分……………………………………………………………44.2工作原理………………

2、…………………………………………………54.3系统实现……………………………………………………………55电容测试系统设计……………………………………………………………66程序设计………………………………………………………………………77仿真调试结果……………………………………………………………98实验实物焊接、调试……………………………………………………109结论…………………………………………………………………………1110程序设计………………………………………………………………………12摘要近年来随着

3、科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。单片机,是集CPU,RAM,ROM,计数和多种接口于一体的微控制器。自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注。它体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易，广泛应用于智能生产和工业自动化上。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作

4、完善。本课题选用AT89C51单片机来设计数字电容表，数字电容表程序由用C语言编写，由主程序、定时中断服务子程序等模块组成。调试工作主要是通过对RPl的调节来调整基准电压。51单片机通过软件编程，通过对时间的换算而得到容值的大小；本文并详细介绍了AT89C51单片机的基本原理，分析了AT89C51各个管脚的功能及它在设计电路中的作用。一、实验设计目的1、运用已基本掌握的具有不同功能的单元电路的设计、安装和调试方法，在单元电路设计的基础上，设计出具有各种不同用途和一定工程意义的电子装置。2、深化所学理论知识

5、，培养综合运用能力，增强独立分析与解决问题的能力。3、训练培养严肃认真的工作作风和科学态度，为以后从事电子电路设计和研制电子产品打下初步基础。二、实验仪器及器件（1）数码管1个（2）电容电阻若干（3）AT89C2051一个（4）741两个（5）SW—SPDT一个（6）非门一个（7）滑动变阻器一个三、实验设计要求（1）利用给定的元器件设计一个能测量并显示电容容值大小的数字电容表；（2）用5位数码管显示；（3）测量范围1nf-655nf，误差小于10%。（4）在计算机上用仿真软件仿真优化。（5）在单片机板上安

6、装、调试。（6）写出设计总结报告。四.电路工作原理及实现4.1系统的硬件组成部分该设计原理图由单片机电路、电容充电测量电路和数码显示电路等部分组成。AT89C2051作为AT89C51的简化版虽然去掉了P0、P2等口，使I/O口减少了，但是却增加了一个电压比较器，因此其功能在某些方面反而有所增强，如能用来处理模拟量、进行简单的模数转换等。本文利用这一功能设计了一个数字电容表，可测量容量小于655微法的电容器的容量，采用5位数码管显示，最大显示值为655，读数单位统一采用毫微法（nf）.4.2电路工作原理：

7、本数字电容表以电容器的充电规律作为测量依据，测试原理见图2.1。    图2.1测试原理图A为AT89C2051內部构造的电压比较器，AT89C2051的P1.0和P1.1口除了作I/O口外，还有一个功能是作为电压比较器的输入端，P1.0为同相输入端，P1.1为反相输入端，电压比较器的比较结果存入P3.6口对应的寄存器，P3.6口在AT89C2051外部无引脚。电压比较器的基准电压设定为0.632E+，在CX两端电压从0升到0.632E+的过程中，P3.6口输出为0，当电池电压CX两端电压一旦超过0.63

8、2E+时，P3.6口输出变为1。以P3.6口的输出电平为依据，用AT89C2051內部的计时器T0对充电时间进行计数，再将计数结果显示出来即得出测量结果。4.3系统实现AT89C2051内部的电压比较器和电阻等组成测量电路，电压比较器的基准电压由5V电源电压经R9、RP1、R10分压后得到，调节RP1可调整基准电压。当P1.2口在程序的控制下输出高电平时，电容CX即开始充电。数码管采用动态扫描显示的方式，用软件对字形码译码。P